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公司位于經(jīng)濟(jì)特區(qū)福建省廈門市，是一家集生產(chǎn)加工、經(jīng)銷批發(fā)為一體、經(jīng)國家相關(guān)部門批準(zhǔn)注冊的企業(yè)。以誠信經(jīng)營和薄利多銷的原則，贏得了廣大客戶的信任，熱誠歡迎各界朋友前來參觀、考察、洽談業(yè)務(wù)。

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廈門興銳達(dá)自動(dòng)化設(shè)備有限公司

：陳星

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現(xiàn)代信息控制技術(shù)已經(jīng)滲透到紡織服裝的各個(gè)領(lǐng)域，目前國內(nèi)市場的皮毛機(jī)的喂毛路數(shù)較少，控制簡單。利用觸摸屏工業(yè)監(jiān)測和生產(chǎn)輔助手段，可以實(shí)現(xiàn)小批量、多品種的市場需求，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭能力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的zui大化。十八路皮毛機(jī)的研制采用自主開發(fā)觸摸屏產(chǎn)品，結(jié)合PLC和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)十八路皮毛機(jī)的自動(dòng)控制。

　　2 十八路毛皮機(jī)控制原理

　　十八路毛皮機(jī)由喂毛機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)和斷毛報(bào)警三部分組成。喂毛機(jī)構(gòu)由十八路步進(jìn)電機(jī)控制，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)一周會(huì)產(chǎn)生846個(gè)脈沖。毛皮機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生的脈沖，輸出與 轉(zhuǎn)臺(tái)脈沖成一定比例的脈沖來控制十八路喂毛速度，從而生產(chǎn)出不同厚度的毛皮。輸出比例系數(shù)越高，輸出的毛皮就厚，反之則薄。特別需要注意的是，此控制系統(tǒng)對(duì)喂毛機(jī)構(gòu)跟蹤速度有嚴(yán)格要求，如果跟蹤不及時(shí)或不準(zhǔn)確，就會(huì)產(chǎn)生不合格接縫，大大影響了毛皮質(zhì)量。

　　毛皮長度通過嵌入式觸摸屏由用戶輸入設(shè)定，其實(shí)際長度通過累計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)脈沖得到，當(dāng)脈沖總數(shù)達(dá)到用戶設(shè)定值時(shí)停止喂毛和轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

　　斷毛報(bào)警主要用來檢測某一路是否斷毛或缺毛，有兩種方法可以檢測出斷毛故障。一種方法是通過測量喂毛轉(zhuǎn)速，即毛條經(jīng)送料介輪（斷毛器測速輪）進(jìn)入步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)的梳理頭，當(dāng)速度低于一定頻率時(shí)認(rèn)為發(fā)生斷毛故障;另外一種方法是通過光電傳感器來檢測，即通過光電傳感器的擋光與否判斷有無毛條。但是采用后者，如 果光電開關(guān)因灰塵或纖維雜料擋光時(shí)，光電傳感器無法檢測出，所以我們在系統(tǒng)中采用測量喂毛轉(zhuǎn)速方法來檢測斷毛故障。

　　3 課題要求

　　用戶根據(jù)毛皮機(jī)加工的要求，分別對(duì)控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)提出了不用的要求，具體要求如下:

　　3.1 硬件要求

　　（1） 原機(jī)采用3.7kw的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的zui高轉(zhuǎn)速為1500rpm，原機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)zui高轉(zhuǎn)速為36rpm（單方向）;

　　（2） 十八路皮毛機(jī)每路有喂毛機(jī)一只（采用步進(jìn)或交流伺服電機(jī)），十八路喂毛電機(jī)的任一路轉(zhuǎn)速根據(jù)加工產(chǎn)品的密度和原機(jī)的轉(zhuǎn)速而變化，并具有斷毛報(bào)警功能，每路有兩根進(jìn)紗，并用兩只斷紗報(bào)警器檢測;

　　（3） 喂毛機(jī)zui大轉(zhuǎn)速為36rpm;

　　（4） 任一路斷毛或斷紗后自動(dòng)停機(jī)并且要顯示出是哪一路引起的故障;

　　（5） 為方便操作，每一路可獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)喂毛電機(jī)的進(jìn)和退，并在排除故障后按下每路中的啟動(dòng)按鈕后可啟動(dòng)運(yùn)行，但同時(shí)只能有一路點(diǎn)動(dòng);

　　（6） 要求在硬件系統(tǒng)中必須提供可靠的安全措施（如急停等）;

　　（7） 要求硬件系統(tǒng)在斷電時(shí)能自動(dòng)保存上次加工長度。

　　3.2 軟件要求

　　（1） 用戶界面中要提供長度設(shè)定功能，加工長度達(dá)到所設(shè)長度時(shí)自動(dòng)停機(jī);

　　（2） 用戶界面中要提供密度設(shè)定功能，根據(jù)不同的產(chǎn)品改變原機(jī)與喂毛電機(jī)的速比，并且每一路速比能夠單獨(dú)設(shè)定;

　　（3） 能顯示原機(jī)轉(zhuǎn)速、喂毛機(jī)轉(zhuǎn)速以及當(dāng)班產(chǎn)量和累計(jì)產(chǎn)量;

　　（4） 報(bào)警時(shí)在界面中顯示斷毛路數(shù);

　　4 項(xiàng)目控制系統(tǒng)方案

　　針對(duì)用戶提出這些基本要求，我們下一步的工作就是提出一個(gè)具體硬件和軟件解決方案來滿足用戶提出的要求。

　　4.1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)江蘇南通翔飛機(jī)電制造有限公司的要求，我們?yōu)槠湓O(shè)計(jì)的皮毛機(jī)控制系統(tǒng)采取了工業(yè)級(jí)觸摸屏加plc可編程控制器和單片機(jī)的應(yīng)用模式。在控制系統(tǒng)中，我們 采用了傳統(tǒng)的處理方法，即觸摸式人機(jī)界面作為上位機(jī)，顯示用戶畫面，接收用戶的操作指令;plc和單片機(jī)作為下位機(jī)，作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　我們自主開發(fā)的嵌入式觸摸屏在硬件上預(yù)留了rs-232、rs485和rs422等串行通信口，在軟件上則包含了基于通信協(xié)議的與多種類型plc通信，甚 至與單片機(jī)進(jìn)行的通信程序。并且這款嵌入式工業(yè)級(jí)觸摸屏本身具有擴(kuò)展i/o，輸入輸出可以由用戶自由設(shè)定，而且本觸摸屏能夠?qū)崿F(xiàn)高速脈沖計(jì)數(shù)、高速脈沖輸出等功能。通過充分分析我們這款觸摸屏特點(diǎn)，作者設(shè)計(jì)出如圖1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的方案。

　　本工業(yè)級(jí)觸摸屏不僅起到人機(jī)界面交互作用，更重要的是它作為毛皮機(jī)的主要控制機(jī)構(gòu)，其動(dòng)態(tài)跟蹤圓臺(tái)的轉(zhuǎn)速來控制喂毛速度，zui終實(shí)現(xiàn)定長成品的加工。單片機(jī)作為斷毛檢測機(jī)構(gòu)，當(dāng)喂毛系統(tǒng)正常工作時(shí)，其會(huì)輸出大于某一固定頻率的脈沖;相反系統(tǒng)出現(xiàn)故障，脈沖輸出低于這一頻率，此時(shí)應(yīng)該及時(shí)向觸摸屏報(bào)警。plc 主要起到提供安全保護(hù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制、啟停和故障檢測等功能。在系統(tǒng)中，共有十八路斷毛檢測信號(hào)，所以需要由十八個(gè)單片機(jī)組成，要想實(shí)現(xiàn)觸摸屏與如此多單片機(jī)和plc進(jìn)行通信，使用傳統(tǒng)的rs232接口時(shí)不可能的，但觸摸屏本身帶有rs485通訊口，可實(shí)現(xiàn)多機(jī)相連，這樣配線非常簡單和方便。

　　4.2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件由觸摸屏軟件設(shè)計(jì)、單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)和plc軟件設(shè)計(jì)三部分組成。下面將分別從這三方面對(duì)軟件進(jìn)行介紹。

　　（1） 觸摸屏軟件設(shè)計(jì)

　　工業(yè)級(jí)觸摸屏作為皮毛機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面，其必須實(shí)現(xiàn)由用戶提出對(duì)軟件的要求，即提供長度設(shè)定、密度設(shè)定等功能，而且要?jiǎng)討B(tài)顯示出原機(jī)轉(zhuǎn)速、喂毛機(jī)轉(zhuǎn)速以及當(dāng)班產(chǎn)量和累計(jì)產(chǎn)量，圖2是上位機(jī)觸摸屏中主要的幾幅畫面:

　　同時(shí)嵌入式工業(yè)級(jí)觸摸屏還作為皮毛機(jī)的控制系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)圓臺(tái)脈沖計(jì)數(shù)和跟蹤、步進(jìn)電機(jī)速度控制等功能，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)上述軟件要求中所提到斷毛路數(shù)指示等功能。圓臺(tái)脈沖計(jì)數(shù)和跟蹤利用工業(yè)級(jí)觸摸屏的外部中斷口實(shí)現(xiàn)，中斷在脈沖上升沿觸發(fā)，在中斷服務(wù)程序中，脈沖累計(jì)總數(shù)加一，并根據(jù)設(shè)定比例，從擴(kuò)展 i/o口輸出脈沖來控制十八路喂毛步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)一定厚度毛皮的加工。在項(xiàng)目初期可以利用組態(tài)軟件的在線模擬和離線模擬簡單測試用戶設(shè)計(jì)畫面，*不需要硬件支持就可以完成的功能。

　　（2） plc和單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)

　　單片機(jī)在此主要實(shí)現(xiàn)斷毛檢測功能。轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)由單片機(jī)計(jì)數(shù)器0來計(jì)數(shù)，當(dāng)喂毛速度低于一定頻率時(shí)就認(rèn)為斷毛，并且要把故障信息（包括斷毛路數(shù)信息）通 過rs485串口發(fā)送給觸摸屏，觸摸屏?xí)谄浣缑嫔巷@示出哪個(gè)喂毛路數(shù)發(fā)生故障。plc主要完成喂毛電機(jī)的啟停、加油電機(jī)控制、故障檢測等功能。其軟件主 要實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。

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